TD CHAPITRE 5 : STEREOCHIMIE DES MOLECULES ORGANIQUES
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- Anatole Robillard
- il y a 8 ans
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1 Lefèvre 0-05 CAPITRE 5 : STERECIMIE DES MLECULES RGANIQUES PARTIE / DESCRIPTEURS STERECIMIQUES Ce qu il fut svoir : Notion e hirlité Stéréoisomérie e onfigurtion : énntiomérie et istéréoisomérie Ce qu il fut svoir fire : Mitriser les ifférents moes e représenttion es moléules orgniques : topologique, Crm Représenter une moléule à prtir e son nom, en tennt ompte e l onnée informtions stéréohimiques Reonnître l reltion isomérie qui lie eux isomères. Utiliser les règles e Chn, Ingol et Prelog pour éterminer le esripteur stéréohimique (R, S, Z, E) un entre stéréogène. Trouver tous les stéréoisomères un omposé simple (ttention ux omposés méso!) TD CAPITRE 5 : STERECIMIE DES MLECULES RGANIQUES Erreurs à éviter et onseils PARTIE / DESCRIPTEURS STERECIMIQUES Comment trouver le esripteur stéréohimique un C*? ) Vérifier que le C hoisi est bien symétrique. b) Vérifier que l moléule est bien représentée en D! ) Numéroter les tomes e C. ) Utiliser les règles e Chn, Ingol et Prelog pour lsser les substitunts : (), (b), (), (). e) Regrer ns l xe C*- >(). f) En fontion u sens e rottion ()- >(b)- >(), ttribuer le esripteur stéréohimique R ou S. Exemple : b Cl C * C* Cl C () C () b vue ns l'xe C*- b stéréoesripteur S
2 Lefèvre 0-05 Comment représenter une moléule onnissnt s onfigurtion? ) Donner l formule semi- éveloppée e l moléule. b) Pour les rbones non- symétriques, il n y qu une seule onfigurtion possible. Pour hque rbone symétrique, essiner létoirement une onfigurtion. Déterminer son esripteur stéréohimique. S il s git e elui emné, lisser ette onfigurtion. S il s git u muvis esripteur stéréohimique, éhnger substitunts. Exemple : n souhite représenter le - - bromoethnol Formule semi-éveloppée : C * C n ientifie l'tome e rbone symétrique (il n'y en qu'un ii). Détermintion u stéréoesripteur : er essi e représenttion : (le est plé errière, insi l étermintion u stéréoesripteur ser plus isée.) C C * C C * b C* () C () b vue ns l'xe C*- b stéréoesripteur S ll ne s'git ps u stéréoisomère emné, on éhnge on eux substitunts (n'importe lesquels) sur l'tome e C* pour hnger s onfigurtion. C --bromoéthnol : C * Comment reonnître l reltion isomérie qui lie eux isomères? Astue : Si eux moléules sont stéréoisomères et que : Ø Toutes les onfigurtions bsolues es C* sont inversées, et que les liisons oubles ont gré l même onfigurtion : e sont es énntiomères. Ø Seules ertines onfigurtions bsolues sont inversées et utres sont ientiques, ou bien si une ou plusieurs oubles liisons ont hngé e onfigurtion : e sont es istéréoisomères.
3 Lefèvre 0-05 Comment trouver tous les stéréoisomères un omposé simple? Combien y en - t- il? S il y n entres stéréogènes (rbones symétriques ou liisons oubles pouvnt être Z ou E), il y u mximum n stéréoisomères e onfigurtion (l présene éléments e symétrie peut réuire e nombre). Attention : une ouble liison inluse ns un yle ne peut ps hnger e onfigurtion! Ce n est on ps un entre stéréogène. (Z) Exemple : L ouble liison inluse ns le yle est Z, elle ne peut ps hnger e onfigurtion. Il existe seulement eux stéréoisomères pour ette moléule : elui essiné (Z, S) et son énntiomère (Z,R). Comment les trouver? Ø S il y n y qu un seul C*, il y ur eux énntiomères : R et S. Ø S il n y qu une seule ouble liison pouvnt être Z ou E, il y ur eux istéréoisomères : Z et E. Ø S il y eux C* et ps e oubles liisons ont on peut hnger l onfigurtion : ) Dessiner un es stéréoisomères. b) S il est hirl, essiner son imge pr un miroir pln : on obtient son énntiomère. ) Chnger ensuite l onfigurtion un seul C*. n obtient un istéréoisomère es eux premiers. ) Si ette moléule est hirle, essiner son imge pr un miroir pln : on obtient son énntiomère. Ø S il y plus e C*, répéter l opértion en hngent l onfigurtion un seul C* à l fois. Ø S il y une ouble liison pouvnt être Z ou E : on peut églement hnger l onfigurtion e ette ouble liison et obtenir es stéréoisomères supplémentires. Exemple : le,- hyroxybutnl Formule semi- éveloppée : C * C * C C Ps 'mbiguité e onfigurtion utour e C, on noter on "C", inutile e évelopper l struture D n ientifie C*, soit entres stéréogènes : il exister on = stéréoisomères e onfigurtion u mximum (ii, il n y ps élément e symétrie on on s tten à extement stéréoisomères). n représente un Enntiomères stéréoisomère en fisnt un hoix rbitrire e onfigurtion. hirl : on représente C son énntiomère. C (R, S)-,-ihyroxybutnl Lorsque l'on psse 'une moléule à son énntiomère, les C* hngent e onfigurtion. (S, R)-,-ihyroxybutnl n moifie l onfigurtion 'un seul rbone symétrique Distéréoisomères C hirl : on représente son énntiomère. (R, R)-,-ihyroxybutnl C (S, S)-,-ihyroxybutnl
4 Exemple : le pent- - èn- - ol Formule semi- éveloppée : Z/E C C C C* C Lefèvre 0-05 n ientifie C* et ouble liison pouvnt être Z ou E, soit entres stéréogènes : il exister on = stéréoisomères e onfigurtion u mximum (ii, il n y ps élément e symétrie on on s tten à extement stéréoisomères). n représente un stéréoisomère en fisnt un hoix rbitrire e onfigurtion. (E) hirl : on représente son énntiomère. n moifie l onfigurtion (S,E)-pent--èn--ol e l ouble liison. (Z) hirl : on représente son énntiomère. (S,Z)-pent--èn--ol Enntiomères (E) Distéréoisomères (Z) Lorsque l'on psse 'une moléule à son énntiomère, les C* hngent e onfigurtion. (R,E)-pent--èn--ol (R,Z)-pent--èn--ol Exemple : ie trtrique (ie,- ihyroxybutn-,- ioïque) Formule semi- éveloppée : Pln e symétrie * * C C C C Ps 'mbiguité e onfigurtion utour e C et C on noter on "C", inutile e évelopper l struture D n ientifie C*, soit entres stéréogènes : il exister on = stéréoisomères e onfigurtion u mximum (ii, les eux rbones symétriques sont ientiquement substitués, il y une symétrie ns l moléule : il y ur moins e stéréoisomères). n représente un stéréoisomère en fisnt un hoix rbitrire e onfigurtion. C C hirl : on représente son énntiomère. Enntiomères C C (R, R) (S, S) Lorsque l'on psse 'une moléule à son énntiomère, les C* hngent e onfigurtion. n moifie l onfigurtion 'un seul rbone symétrique Distéréoisomères C C hirl : il est superposble à son imge pr un miroir pln. Il ne possèe on ps 'énntiomère. Il est ppelé "isomère méso" Attention : pour une moléule à C* ientiquement substitués, il n y ur que stéréoisomères e onfigurtion, r l un es stéréoisomères (l isomère méso) est hirl. Astue : il s gir toujours u (R,S)
5 Pour s entrîner Exerie : L ésulfme K. Lefèvre 0-05 Un éulornt est un prouit ou substne ynt un goût suré. Le plus souvent, le terme éulornt fit référene à es ingréients estinés à méliorer le goût un liment ou un méiment en lui onférnt une sveur surée. Certins éulornts n'pportent ps e lories, 'utres moins que le sure e tble (shrose), 'utres ont l vntge e ne ps être riogènes et ertins sont «plus surés» que le sure. L ésulfme potssium est un éulornt, ussi onnu sous le nom e ésulfme K ou Ae K. Il possèe un pouvoir surnt 00 à 00 fois plus élevé que le sure (shrose). L'ésulfme potssium ivise sur ses possibles effets verses sur l snté. S struture est : S N K ) Déterminer le stéréo- esripteur e l ouble liison rbone- rbone en onnnt les orres e priorité ppropriés. ) L ésulfme K existe- t- il sous une utre onfigurtion? Pourquoi? Exerie : L sprtme. L'sprtme est un éulornt rtifiiel éouvert en 965. C'est un ipeptie omposé e eux ies minés nturels, l'ie L- sprtique et l L- phényllnine. L'sprtme un pouvoir surnt environ 00 fois supérieur à elui u shrose et est utilisé pour éulorer les boissons et liments à fible lorie insi que les méiments. Cet itif limentire est utilisé ns un grn nombre e prouits et utorisé ns e nombreux pys, il est référené ns l'union européenne pr le oe E95. S représenttion est : C C N C C N C C C C 6 5 C ) Déterminer le esripteur stéréohimique e hun es entres stéréogènes en justifint l réponse. ) A ombien e stéréo- isomères e onfigurtion oit- on s ttenre u totl pour l sprtme? Les essiner en onvention e Crm et préiser les reltions e stéréo- isomérie entre eux insi que les esripteurs stéréohimiques e hun es entres stéréogènes. 5
6 Lefèvre 0-05 Exerie : L érythritol. L'Érythritol (ou tétrhyroxybutne, ou érythrite) est un polyol (ou sure loolisé) éouvert en 87. C'est un éulornt nturel que l'on trouve ns les fruits, les liments fermentés ou l sue u soj. Il possèe un pouvoir surnt inférieur u sure (e 60-80% à pois égl) mis présente eux vntges : il ontient très peu e lories (0, kl/g), et ne use ps e ries. Il peut être prouit à prtir u gluose en fermentnt elui- i ve es levures ppropriées ns es solutions queuses. Il pour struture e Crm topologique : ) Cette moléule est- elle hirle? Justifier. Comment peut- on qulifier une telle moléule? ) Déterminer le stéréo- esripteur e hque tome e rbone symétrique en justifint. ) A ombien e stéréo- isomères e onfigurtion oit- on s ttenre extement et u totl pour ette moléule (y ompris elle essinée)? Justifier. ) Représenter es stéréo- isomères en onvention e Crm et préiser les reltions e stéréo- isomérie entre eux insi que les stéréoesripteurs. Pour ller plus loin Exerie : Le lulimlie Dns un effort e reherhe e nouveux gents nti- néreux, le lulimlie (représenté i- essous et noté ), mrolie mrin inhibiteur potentiel e prolifértion e ellules, été réemment ientifié. L hîne rbonée priniple est numérotée e à 8 mis seuls ertins tomes e rbone ont été repérés fin lléger le shém. Lulimlie () ) Ientifier les entres stéréogènes u lulimlie. ) Déterminer le esripteur stéréohimique es entres stéréogènes C 9 et C 0. Justifier l réponse en éveloppnt l rboresene permettnt e éterminer les priorités retenues selon les règles e Chn, Ingol et Prelog. ) Déterminer le esripteur stéréohimique es oubles liisons C =C et C =C. Justifier l réponse. Une préprtion u lulimlie été proposée pr une équipe e herheurs à prtir u itronellol ou (S)-,7- iméthylot- 6- èn- - ol, noté, présent ns les essenes e gérnium ou e itronnelle. ) Représenter le stéréoisomère u itronellol en onvention e Crm topologique, en plçnt obligtoirement l hîne rbonée l plus longue ns le pln e l feuille. 5) Combien utre(s) stéréoisomère(s) e onfigurtion u itronellol existe- t- il? Le(s) représenter en onvention e Crm topologique et préiser l (les) reltion(s) e stéréoisomérie e onfigurtion ve le itronellol. 6
7 A RENDRE Lefèvre 0-05 Exerie 5 : Autour u menthol (Prtie ) Le menthol est un omposé orgnique ovlent obtenu soit pr synthèse, soit pr extrtion à prtir e l'huile essentielle e menthe poivrée ou 'utres huiles essentielles e menthe. Le menthol est oué e propriétés nti- inflmmtoires et ntivirles. Il est 'illeurs utilisé pour soulger les irrittions mineures e l gorge. C'est églement un nesthésique lol. Le stéréo- isomère le plus ournt u menthol est représenté sur le shém en onvention e Crm topologique. Le menthol peut être oxyé pr les ions ihromte en menthone. En milieu ie le menthol peut églement se éshyrter en menth- - ène omme le montre le shém i- près. 5 6 menthone 5 6 oxytion Menthol Déshyrttion menth--ène ) Quelle est l formule brute e l menthone? ) L moléule e menthol est- elle hirle? ) Ientifier les tomes e rbone symétriques u menthol et éterminer leur esripteur stéréohimique. L rboresene permettnt e éterminer l orre e priorité selon les règles C.I.P. oit pprître sur l opie. ) Déterminer le esripteur stéréohimique e l ouble liison rbone- rbone u menth- - ène. Justifier. Peut- on envisger une utre onfigurtion pour ette même ouble liison? Pourquoi? 5) Dessiner l énntiomère e l menthone. Comment ppelle- t- on un mélnge ontennt les eux stéréoisomères représentés ns les mêmes proportions? 6) n onsière l moléule isomenthol i- essous : isomenthol ) Quelle reltion e stéréo- isomérie lie le menthol et l isomenthol? Justifier. b) Préiser le esripteur stéréohimique e hun es tomes e rbone symétriques e l isomenthol en utilisnt l question ) et les onnées e l énoné. Une justifition très brève est ttenue, sns évelopper les rboresenes. 7) A ombien e stéréo- isomère u menthol oit- on s ttenre u totl (y ompris eux représentés ii? Justifier. Le menthol est l un es onstitunts u sirop e menthe glile ve l ie itrique représenté i- essous : 7
8 Lefèvre 0-05 C C C 8) L ie itrique est- il hirl? 9) Donner l représenttion e Newmn e l ie itrique lorsque l observteur se positionne omme iniqué i- essous : bservteur C C C 8
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